具有增强的电弧缓解和热管理的电力熔丝及制造方法技术

具有包含水合沸石材料(170)和石英砂(172)的填充物材料的电力熔丝促进了减小封装大小的电熔丝的增加功率密度。所述水合沸石材料释放水以冷却且抑制较高功率电路中经历的电弧条件。熔丝元件(158)形成为具有若干孔口(162)的平面条带(160)，所述孔口界定减少的横截面积的区域(162)，所述区域充当弱点以促进电弧划分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强的电弧缓解和热管理的电力熔丝及制造方法相关申请案的交叉参考本申请案要求2014年12月2日申请的第62/086,472号美国临时申请案的权益，所述美国临时申请案的完整公开内容以全文引用的方式并入本文。
技术介绍
本专利技术的领域大体上涉及电路保护熔丝及制造方法，且更具体来说涉及用以在熔丝断开电路路径时增强电弧缓解和热管理的电路保护熔丝及制造方法。熔丝广泛地用作过电流保护装置以防止对电路的代价高的损坏。熔丝端子通常在电源或电力供应器与布置于电路中的电组件或组件组合之间形成电连接。一个或多个可熔的链接或元件或熔丝元件组合件连接于熔丝端子之间，以使得当通过熔丝的电流超过预定极限时，所述可熔的元件熔化且通过所述熔丝断开一个或多个电路以防止电组件损坏。鉴于电力系统的持续扩大的变化，已知的电熔丝在一些方面中是有缺点的。确切地说，行业趋向于提供较高表现的熔丝而无需改变熔丝相对于常规熔丝的物理封装大小，或替代地以比常规熔丝小的物理封装大小提供较高表现的熔丝，从而对电熔丝制造商带来实际挑战。高功率、高电流应用在电力系统中变得较为流行，且对熔丝制造商施加了增加的需求以提供能够在所需封装大小约束内在这些应用中表现较好的熔丝。确切地说，在较高功率、较高电流和/或较高电压应用中，相对于常规提供的熔丝，电弧能量可能在熔丝操作时显著地增加。常规熔丝构造在这些应用中并未经良好配备以容纳所述电弧能量，且因此完全无法以某些封装大小来可靠地提供。需要做出改进来满足市场的需要。附图说明参考以下图式描述非限制性且非详尽性实施例，其中除非另外指定，否则类似参考标号贯穿各图指代类似部分。图1是包含熔丝的示范性电力系统的框图。图2是图1中示出的电力系统的示范性示意图。图3示意性地说明在熔丝的操作期间的电弧条件。图4说明用于图1到3中所示的熔丝的填充物材料的沸石成份的结晶结构。图5说明在用于图1到3中所示的熔丝的示范性填充物材料的一部分中水分子与金属阳离子相互作用。图6说明包含图5中所示的水分子与金属阳离子相互作用的填充物材料结构。图7说明在电弧条件中提供离子交换和离子捕获功能的填充物材料的沸石成份的结晶结构。图8说明根据本专利技术的实施例形成的示范性熔丝的侧视立面图。图9是图8中所示的熔丝的端视图。图10是图8中所示的熔丝沿着图9中的线A-A的截面图。图11示出了在第一操作阶段中的图9中所示的熔丝的一部分。图12示出了在第二操作阶段中的图9中所示的熔丝的一部分。图13说明用于图8中所示的熔丝的示范性电流加载。图14说明图8中所示的熔丝的一部分上的加热和冷却效应。图15说明图14中所示的熔丝的一部分上的热应变效应。图16说明根据本专利技术的制造熔丝的示范性方法的流程图。具体实施方式在下文描述电熔丝的示范性实施例，其包含增强的电弧缓解和热管理特征以促进较高功率、较高电流和/或较高电压应用中的较高表现的熔丝。所述增强的电弧缓解和热管理特征促进了具有与常规熔丝约相同大小的电熔丝中的增加功率密度和/或相对于常规熔丝具有较小物理大小的熔丝中的增加功率密度。所述增强的电弧缓解和热管理特征也使得可能制造某一物理大小的熔丝，其具有使用常规熔丝制造技术可难以获得(如果并非不可能)的熔丝额定值。经由下文进一步描述的增强型熔丝填充物材料，有时称为电弧猝灭或电弧抑制介质或材料，使这些和其它益处成为可能。与所述电弧猝灭或电弧抑制材料以及包含这些材料的电熔丝相关联的方法方面将部分地显而易见且部分地在下文论述中显现。图1是示范性电力系统50的框图，所述电力系统包含与电熔丝56介接的电力供应器或线路侧电路52和电力接收或负载电路54。电熔丝56对负载电路54提供过电流保护。在正常操作条件中，熔丝56完成电路路径且促进线路侧电路52与负载侧电路54之间的电流流动。因此，当线路侧电路52供能时电流可通过熔丝56从线路侧52流动到负载侧54。然而，响应于预定电流条件，熔丝56断开通过熔丝56的电路路径且断开线路侧电路52与负载侧电路54之间的连接。即，当熔丝从其正常电流携载状态操作到其不可再导电的断开状态时，熔丝56建立开路。造成熔丝56断开的预定电流条件可以在应用之间不同，且可以由电故障条件引起。在任何情况下，一旦熔丝56操作以断开线路侧电路52与负载侧电路54之间的连接，线路侧电路54便与线路侧电路52电隔离，且潜在地防止到线路侧电路54的损坏性电流。线路侧电路52和负载侧电路54可以是或可以包含任何类型的交流(AC)或直流(DC)电路。电力系统50可为任何装置、系统或设备的独立电力系统，包含但不限于用于交通工具的交通工具电力系统。在交通工具以及连接到交通工具电气系统的各种电装置和电器的情境中，所述交通工具在各种示范性实施例中可以是乘客交通工具(例如，被设计用于道路使用的摩托车、汽车、卡车和公共汽车)、商业交通工具(例如，拖拉机拖车、邮政卡车、送货交通工具、垃圾车和搬运车、叉车)、建筑交通工具(例如，挖掘机、反铲挖土机、推土机、装载机以及运土设备、平路机、辊压机、自卸卡车)、经装备以用于军事用途的所有类型的交通工具、被设计用于道路外使用的交通工具(例如，拖拉机和其它农场交通工具、四轮驱动交通工具、运动型多用途车、全地形交通工具、越野摩托车、沙滩车、攀岩车、钢管车、雪地机动车、高尔夫车)、各种类型的海洋交通工具(例如，舰、船、潜艇、个人船艇和其它船舶)、各种类型的飞机(例如，飞机和直升飞机)、航天器(例如，导弹、火箭、卫星和穿梭机)、休闲交通工具(例如，RV和野营拖车)，或者由机械、电以及其它系统和子系统推动和/或供电的运输人或事物的其它模式。熔丝56可与交通工具的任何系统或子系统相关联，无论是主要的还是的。现代的交通工具设计和要求大体上但尤其对于电动和所谓的混合动力交通工具来说现在要求较轻重量的组件以及尺寸减少，以满足里程要求和成本减少目标。现代的交通工具设计也采用比常规交通工具电力系统更高操作电压、且有时大体上更高电压和电流的电力系统。这些需求变得越来越难以使用现有熔丝制造技术来满足。电力系统50可同样与例如所有种类的电子装置等特定装置相关联。线路侧电路52可包含电池电力供应器或其它能量存储装置或电力源。在一些情况下，包含电力系统50的电子装置可为便携式或手持式装置。这些便携式或移动电子装置包含以下装置，例如蜂窝式电话、智能电话、笔记本或膝上型计算机、平板计算机、便携式DVD播放器、音频和视频媒体娱乐装置、电子阅读器装置、便携式游戏装置、便携式全球定位系统(GPS)装置、无线电装置、数码相机装置和视频记录器，等等。当然，非便携式电子装置也可包含电力系统50，例如但不限于音频/视频接收器、DVD播放器、电视机、监视器、游戏系统、个人计算机等。替代地，电力系统50可介接不同的配电系统，此发电系统(未图示)以及住宅、商业或其它市电系统。电力系统50可同样是为例如制造工厂等工业设施供电的现场工业电力系统。无论上文预期的各种电力系统如何，预期的熔丝56是所谓的电力熔丝且经受相对高的操作电压和/或电流，本文统称为“高功率”应用。认识到电力系统可粗略地分类为高电压、中等电压和低电压，术语“高功率”不一定对应于“高电压”系统。实际上，术语“高功率”既定作为对相对于常规熔丝兼容的常规系统的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力熔丝，其包括：外壳；耦合到所述外壳的第一和第二导电端子；在所述外壳中且电连接到所述第一和第二导电端子的导电熔丝元件，所述导电熔丝元件被构造成当在电力系统中经受预定电流条件时在结构上失效；以及在所述外壳中包围所述导电熔丝元件的电弧熄灭填充物；其中所述电弧熄灭填充物材料包括分子筛材料，所述分子筛材料以目标量水合或在水合作用中调整到目标量，以响应于所述预定电流条件而实现和维持所述导电熔丝元件的预定熔化时间‑电流特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.02 US 62/0864721.一种电力熔丝，其包括：外壳；耦合到所述外壳的第一和第二导电端子；在所述外壳中且电连接到所述第一和第二导电端子的导电熔丝元件，所述导电熔丝元件被构造成当在电力系统中经受预定电流条件时在结构上失效；以及在所述外壳中包围所述导电熔丝元件的电弧熄灭填充物；其中所述电弧熄灭填充物材料包括分子筛材料，所述分子筛材料以目标量水合或在水合作用中调整到目标量，以响应于所述预定电流条件而实现和维持所述导电熔丝元件的预定熔化时间-电流特性。2.根据权利要求1所述的电力熔丝，其中所述分子筛材料包括水合沸石材料。3.根据权利要求2所述的电力熔丝，其中所述电弧熄灭填充物材料是100％水合沸石。4.根据权利要求1所述的电力熔丝，其中所述电弧熄灭填充物材料进一步包括石英硅砂。5.根据权利要求4所述的电力熔丝，其中所述电弧熄灭填充物材料进一步包括结合剂。6.根据权利要求5所述的电力熔丝，其中所述结合剂包括硅酸钠。7.根据权利要求1所述的电力熔丝，其中所述分子筛材料包括天然分子筛材料。8.根据权利要求7所述的电力熔丝，其中所述天然分子筛材料是无机沸石材料。9.根据权利要求1所述的电力熔丝，其中所述分子筛材料包括合成分子筛材料。10.根据权利要求9所述的电力熔丝，其中所述合成分子筛材料展现结晶-铝硅酸盐-微孔结构。11.根据权利要求1所述的电力熔丝，其中所述分子筛材料包括两种或更多种不同沸石材料。12.根据权利要求1所述的电力熔丝，其中所述分子筛材...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·S·道格拉斯，S·怀尔亚纳，黄刚，冯大成，杨辉，
申请(专利权)人：库珀技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US